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等靜壓石墨是20世紀60年代開發的一種新型石墨材料。 具有成型規格大、毛坯結構均勻、密度高、強度高、各向同性（特性與尺寸、形狀、取樣方向無關）等優點。 ，所以等靜壓石墨也稱為“各向同性”石墨。 由于它具有一系列優良性能，因此與當今高科技、國防尖端技術緊密相連。 是制造單晶硅爐、金屬連鑄石墨結晶器、電火花加工用石墨電極等不可替代的材料，也是制造火箭點火極、激勵極、噴嘴和舵板以及石墨核的優良材料。反應堆減速材料和反光材料。 同時，它也無法被其他劣質石墨產品替代。

等靜壓石墨的基本概念

特種石墨材料是指碳質量分數大于99.99%的石墨，又稱“三高石墨”（高強度、高密度、高純度），是一種新型碳材料。 根據適用領域不同或工藝性能不同，主要可分為等靜壓石墨和模壓石墨，兩者采用不同的成型方法。 其中，成型時垂直于壓力面的方向和水平于壓力面的方向所受的應力不同，從而產生不同的性能。 因此，模壓石墨具有“各向異性”的特點； 在等靜壓過程中，產品在各個方向上受到應力。 均勻且相對均勻的體積密度，因此等靜壓石墨具有“各向同性”的特性。

等靜壓是指對被密封材料在各個方向上同時施加相等的壓力； 等靜壓成型是將被壓制的材料密封后置于高壓容器中，利用液體介質不可壓縮和壓力傳遞均勻的性質，從各個方向對材料均勻加壓。 當液體介質通過壓力泵注入壓力容器時，根據流體力學原理，其壓力保持不變，均勻地向各個方向傳遞。 因此，高壓容器內的粉末是各個方向的。 各方向壓力均勻、大小一致。 采用上述方法將粉末致密化成坯體的方法稱為等靜壓成型。 等靜壓石墨材料具有各向同性的特性，材料的特性與尺寸、形狀、取樣方向無關。

通過模壓成型無法制備大尺寸、精細結構的碳制品。 等靜壓在一定程度上可以克服壓縮成型造成的制品體積密度不均勻的缺點，大大減少制品開裂的機會，使大尺寸、細結構制品的生產成為現實。 同時，等靜壓工藝一般不需要在粉末中添加潤滑劑，不僅減少了對產品的污染，而且簡化了制造工藝。

等靜壓石墨生產工藝

等靜壓石墨的生產工藝流程包括：細磨、篩分、配料、捏合、成型、焙燒、浸漬、石墨化、提純等。

(一)原料及破碎

用于制備等靜壓石墨的粉體材料有石油焦、瀝青焦、各向同性焦、中間相碳微球等焦炭。 石油焦和瀝青焦是易于石墨化的焦炭，常用于制備等靜壓石墨。 由石油焦制備的等靜壓石墨的強度略低于由瀝青焦制備的等靜壓石墨。 石油焦需要采用破碎設備和氣流破碎設備進行破碎，才能得到合適粒度的石油焦粉。

(2)配料及混合

將純化后的合適粒度的石油焦粉與粘結劑按一定比例混合。 為了使配制好的材料分布均勻，形成塑性糊狀，必須進行捏煉。 在制備等靜壓石墨的工藝流程中，混合和捏煉起著重要的作用。 為了獲得較高的產量，需要嚴格控制混合設備的升降溫程序和捏合時間。

(3) 成型

等靜壓的方法有兩種：一種是將材料放入彈性模具中，直接壓制成等靜壓形式； 另一種是將材料模制成預成型件，然后將其壓制成等靜壓形式。 等靜壓石墨是通過冷等靜壓生產的。

(4)浸漬、焙燒

在烘烤過程中，由于氣體的排出和體積的收縮，青胚中留下了微小的氣孔。 大量孔隙的存在必然會對胚體的物理機械性能產生負面影響。 為了進一步提高生胚的堆積密度、機械強度、導熱系數等性能，等靜壓石墨需要經過一次或多次瀝青浸漬和焙燒處理。

(5)石墨化與提純

為了提高坯體的導熱性和導電性，等靜壓石墨需要進行石墨化處理。 石墨化過程實際上是一個溫度控制的過程。 在溫度達到1250°C之前，生坯會重復烘烤階段，結構不會發生變化。 當溫度為1250～1800℃時，坯體的物理結構發生較大變化。 無定形碳的亂層結構傾向于轉變為石墨的晶體結構。 與此同時，無定形碳結構邊緣的不穩定原子團繼續形成。 分解并逃脫。 溫度達到1800℃后，石墨的晶體結構基本形成。 如果溫度繼續升高，坯體的石墨化程度將進一步增加。

等靜壓石墨的應用領域

等靜壓石墨的下游應用在半導體工業、原子能工業、電火花加工、連鑄冶金工業、光伏等生產領域。

1、半導體、光伏領域晶硅制造熱場系統

在半導體工業領域，等靜壓石墨具有良好的各向同性、優良的導熱性、良好的抗熱震性能、較高的抗彎、抗壓強度，能有效降低材料急冷急熱產生的內應力，從而延長使用壽命。設備或器具的使用壽命，因此用于半導體和太陽能光伏發電領域的硅晶體生長設備的石墨部件的深加工。 隨著光伏產業的快速發展，單晶硅熱場尺寸已從24英寸發展到36英寸。 所使用的石墨熱場元件的尺寸也隨之增大，技術要求也不斷強化，特別是高純石墨。

在直拉單晶硅熱場中，等靜壓石墨組件包括坩堝、加熱器、電極、隔熱屏蔽板、籽晶支架、旋轉坩堝底座、各種圓板、熱反射板等30多種。 其中，80%的等靜壓石墨用于制造坩堝和加熱器。 近年來，對單晶硅棒直徑的要求越來越高，硅片的生產也日益成為主流。 因此，單晶爐加熱區的直徑大多為。 為了保護爐內放置的石英坩堝，石墨坩堝的直徑已達到，加熱器的直徑約為960~，其他部件的直徑已達到最大。 在太陽能電池用多晶硅片的制造過程中，首先必須將多晶硅碎片熔化并澆鑄成多晶硅方錠。 鑄錠爐的加熱器需要采用等靜壓石墨制成。

——單晶拉絲爐熱場系統

單晶拉絲爐熱場系統主要應用于光伏行業、半導體行業單晶硅的生長和拉絲工藝。 是制備單晶硅的關鍵設備。

光伏硅單晶制造工藝是由半導體硅單晶演變而來。 兩者在設備、工藝、熱場系統等方面架構相同。 主要區別體現在硅單晶產品的純度和熱場材料的純度要求不同。 半導體用硅單晶純度要求高于99.%，太陽能光伏硅單晶純度高于99.%。 在熱場材料的灰分含量要求方面，太陽能光伏P型單晶：<； N型單晶：＜；半導體硅單晶要求＜。

——多晶鑄錠爐熱場系統

多晶鑄錠爐熱場系統是光伏行業多晶鑄錠的關鍵設備。 主要包括頂板、加熱元件、蓋板、護板等部件。

2. 放電加工

放電加工具有傳統切削加工所不具備的優點。 可加工超硬、耐高溫合金等難加工材料。 目前國內電火花加工所用電極材料約70%為銅，約30%為石墨電極。 采用等靜壓石墨作為石墨電極，具有銅電極所不具備的一些優點：在高溫條件下不熔化，能保持一定的強度； 電火花加工時電極消耗小； 處理速度快； 切割時材料熱穩定，不易變形； 重量輕； 能保證加工件的表面質量和尺寸精度，且表面易于處理。

隨著科學技術的發展和實際生產加工的需要，電火花加工逐漸向精密化、小型化、高速高效、綠色加工、復合加工方向發展。 然而，在這些過程中，電火花加工工具電極會遭受嚴重的損失，從而影響產品的表面質量和尺寸精度。 因此，如何減少工具電極的損耗，實現高速、低損耗的精密加工是電火花加工不斷追求的目標。 等靜壓石墨需要向更細顆粒、大尺寸方向發展。

3、核工業

核反應堆的工作條件十分惡劣，要求材料具有高密度、高強度、耐高溫、耐腐蝕、熱膨脹系數小、熱穩定性好等特點。 因此，等靜壓石墨被用于核反應堆。 等靜壓石墨具有慢化和反射中子的作用，可用作原子能反應堆的結構材料，如支撐柱、熱氣管道、燃料元件和其他熱結構件，并用于生產石墨球、芯材、電機等核石墨制品。

等靜壓石墨代表企業

國外生產等靜壓石墨的公司，如日本東洋、德國西格里、法國羅蘭、法國默森、美國布科等，技術先進，可生產各種大尺寸、高純、細結構的等靜壓石墨。壓制石墨制品。 這些企業所屬國家對我國實行嚴格的技術封鎖，甚至對我國設置長期的產品出口限制。 特別是用于國防、航天、核能等領域的高端石墨產品目前被嚴格禁止出口到中國。

國內廠家有五星新材、成都炭素、中鋼集團、東方炭素、博翔炭素、開封炭素、福倉新材等。

五星新材料（原寶豐縣五星石墨有限公司）一直致力于高純石墨的研發、生產、銷售和技術服務，位居國內高純石墨制造行業的領先地位。 產品主要應用于光伏及半導體、氫能源、航空航天、軍工及核工業等領域。 2022年6月，五星新材料“超細結構各向同性等靜壓石墨”項目已建成投產。 項目總投資3.2億元。 取得成效后，可實現產值6億元，利稅2億元以上。

l 方大炭素（.SH）于2022年9月5日召開第八屆董事會第十六次臨時會議，審議通過了《關于子公司成都方大炭素復合材料有限公司申請國家高新技術企業認定的方案》 《中小企業》《關于企業股份轉讓系統掛牌的議案》，成都炭素股份有限公司于1994年開始生產等靜壓石墨，專注于等靜壓石墨的研發，拓展等靜壓石墨的應用領域石墨。 2005年等靜壓石墨年產量為612噸，2010年達到1489噸。 2010年底，方大集團與成都市政府簽署戰略合作投資建設協議，投資1700元在成都經濟技術開發區建立方大科技產業園，占地面積??占地約411畝，新建3萬噸/年專用設備石墨制造加工基地。

l 中鋼集團產品廣泛應用于核電、半導體、光伏等熱門行業領域。 是國內規模最大、質量最高、規格最全的特種石墨材料研發生產的高新技術企業。 中鋼新材料（寧夏）有限公司年產特種石墨2萬噸。 首批石墨化爐于2021年底成功點火并測試。年產2萬噸特種石墨產能項目占地483.6畝，總投資估算17億元。 建設周期為24個月。 項目達產后，年產特種石墨材料2萬噸。 達產后，年產值不低于11億元。

東方炭素是一家集特種石墨產品和新型石墨材料委托加工為一體的國家高新技術龍頭企業。 主要包括以下產品類型：等靜壓特種細結構石墨、冷成型特種細結構石墨、振動成型中粗石墨材料、熱成型中粗石墨材料和擠壓細結構石墨材料等石墨制品。 公司還不斷提高等靜壓細結構石墨產品的生產比例。

l 易城新能（.SZ）全資子公司開封炭素擁有1萬噸等靜壓石墨產品，目前處于小批量生產狀態。

l 博翔炭素于2009年投資3.7億元，建設年產1.6萬噸特種高純石墨項目。 是生產電火花石墨、光伏石墨等行業高純石墨的龍頭企業。

福坦新材料是一家研發、生產半導體級先進等靜壓石墨材料及器件的企業。 已實現工業化批量生產，產品質量達到國際先進水平。 2022年7月，福壇集團福建生產基地5000噸石墨化車間成功點火，標志著福壇集團在推進高端等靜壓石墨產品研發和生產方面邁出了重要一步。

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